(57)【要約】【課題】構造が簡単な検出手段を用いたレンズ計測方法、及びレンズ計測装置を提供すること。【解決手段】本発明のレンズ計測装置は、レンズから出射された光を異なる次数の回折光にして干渉させる回折手段と、前記回折手段によって回折された光に対し前記回折手段と同一の光路長を有する補正手段と、前記回折光をもとに前記レンズの収差を求める収差計測手段と、前記収差計測手段で求めた収差をもとに前記レンズの傾きを調整する傾き調整手段と、を有し、前記レンズから出射した光の光軸に対し、前記レンズと、前記干渉した回折光を検出する検出手段が同一の光路長を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズから出射された光を回折格子で異なる次数の光に回折し、特定の次数の回折光が前記回折格子と同一の光路長を有する補正板に前記回折した光を透過させ、前記透過した光を検出手段で検出し、前記検出した結果より前記レンズの特性を計測すること
を特徴とするレンズ計測方法。
【請求項２】
前記検出手段で検出された光は、前記回折した光が干渉して形成されたシェアリング干渉光であること
を特徴とする請求項１記載のレンズ計測方法。
【請求項３】
前記特定の次数の回折光は、０次の回折光であること
を特徴とする請求項１記載のレンズ計測方法。
【請求項４】
前記検出した結果は、前記レンズの収差であること
を特徴とする請求項１記載のレンズ計測方法。
【請求項５】
レンズから出射された光から異なる次数の回折光を形成する回折格子と、前記回折光を検出する検出手段と、前記レンズの光軸に対して前記回折格子と同一の光路長を有する補正板とを備え、
前記回折格子と前記検出手段との間に前記補正板が配置されたこと
を特徴とするレンズ計測装置。
【請求項６】
前記回折格子の格子面と前記補正板とが対向すること
を特徴とする請求項５記載のレンズ計測装置。
【請求項７】
前記回折格子と前記補正板とが接合されたこと
を特徴とする請求項５又は６記載のレンズ計測装置。
【請求項８】
前記回折格子と前記補正板とが透光性の接着剤で接合されたこと
を特徴とする請求項７記載のレンズ計測装置。
【請求項９】
前記回折格子と前記補正板とが嵌合により接合されたこと
を特徴とする請求項７記載のレンズ計測装置。
【請求項１０】
請求項５から９のいずれかに記載のレンズ計測機構と同様のレンズ計測機構を更に有すること
を特徴とするレンズ計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク方式の高密度情報記録媒体、例えば、青色レーザ光源を用いたＢＤ、ＨＤ−ＤＶＤや、赤色レーザ光源を用いたＤＶＤ、ＣＤなどに情報を読み書きする光ピックアップに用いるレンズ計測方法、及びレンズ計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップとは、レーザ光源からの光をレンズにより集束させて光ディスク形式の高密度情報記録媒体の表面に当て、その反射光を受光素子へと導くための光学部品である。
【０００３】
近年、光ピックアップの光源に青色レーザなどが使用されることで、レーザ光源からの光の波長が短く光ディスク形式の高密度情報記録媒体の記録密度が増加している。このような状況から、光を目的の箇所に正確かつ精密に照射するためのより高精度な光ピックアップが要求されている。
【０００４】
ところが、光学系を構成する部品の特性や組み立て精度のばらつきにより、製造された光ピックアップごとに特性が大きく異なり、光ピックアップの特性が許容範囲を超えてしまう場合がある。そのため、光ピックアップの製造工程においては、その光学系の位置を個別に調整することが重要である。
【０００５】
現在、この課題を解決するための具体的な方式として、干渉計測で光ピックアップの対物レンズの収差を検出し、その検出結果に基づいて光源側の光学系の位置を調整する回折干渉方式（特許文献１参照）がある。
【０００６】
図４は、従来の光ピックアップの調整装置を示す図である。以下、特許文献１に記載の回折干渉方式の光ピックアップの調整装置を、図４を参照しながら説明する。
【０００７】
この光ピックアップの調整装置は、光を出射させる光ピックアップ１と、光を回折させる回折格子３、検出手段である組レンズ４、光を集光させる結像レンズ５、像を撮影するための撮像素子６、得られたデータより特性を検出する特性検出部７で構成される。次に、光ピックアップの調整方法を具体例を用いて説明する。
【０００８】
図４において、光ピックアップ１から出射した光は、対物レンズ２により集光されて回折格子３に入射し、回折格子３で回折することで０次光と±１次光の回折光を生じる。組レンズ４において、生じた回折光の０次光と＋１次光、０次光と−１次光が重なり合って干渉縞パターンを形成し、結像レンズ５を透過し、撮像素子６上に結像する。
【０００９】
撮像素子６で得られた干渉縞パターンを特性検出部７で解析することにより、対物レンズ２の収差を検出する。
【００１０】
組レンズ４には、正確な測定を行なうために収差の影響を軽減することが求められるが、その機能と入手の容易性を考慮して、図示したような顕微鏡の組レンズ４を用いている。この顕微鏡の組レンズ４は凸レンズや凹レンズ等の複数のレンズを組み合わせた構造となっている。
【特許文献１】特開２００１−１０８５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記従来の構成における組レンズで構成された検出手段は複数のレンズを有しているため検出手段が複雑な構造となり、レンズ計測装置も複雑になってしまう課題を有していた。
【００１２】
また、組レンズを使わずにレンズの計測を行なうと、従来の構成においては組レンズを用いることで修正されていた誤差が修正されなくなり、レンズ計測を行なうことはできなくなる課題が発生する。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するためのもので、組レンズを用いずに、組レンズを用いた場合と同等の性能を有するレンズ計測方法及びレンズ計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明のレンズ計測方法は、レンズから出射された光を回折格子で異なる次数に回折し、特定の次数の回折光が前記回折格子と同一の光路長を有する補正板に前記回折した光を透過させ、前記透過した光を検出手段で検出し、前記検出した結果より前記レンズの特性を計測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明のレンズ計測装置によれば、構造が複雑な組レンズを用いることなくレンズの計測を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるレンズ計測装置を示す図である。図１において、図４と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００１８】
図１において、本発明の実施の形態１のレンズ計測装置は、光源１ａ、ビームスプリッタ１ｂ、受光素子１ｃを有する光ピックアップ１と、対物レンズ２と光源からの光を対物レンズ２から出射する手段と、対物レンズ２から入射した光を受光素子に導く手段を備えた光ピックアップ１を有し、対物レンズ２から出射された光の光軸上に対物レンズ２から見て順に光を回折するための回折格子３、平行平板よりなる補正板８、回折された光を検出するための検出レンズ９、光を集光するための結像レンズ５、像を撮影するための撮像素子６が配置される。また、撮像素子６と接続されて、得られたシェアリング干渉像より対物レンズ２の収差を測定するための特性検出器７を備える。
【００１９】
このレンズ計測装置の動作を順に説明する。光ピックアップ１内の光源１ａから出射し対物レンズ２に入射した光は、対物レンズ２から出射され、回折格子３へ入射する。回折格子３に入射した光は回折格子３で回折され、０次回折光と±１次回折光を生じ、この０次回折光と±１次回折光が重なり合うことでシェアリング干渉像を生じさせる。回折格子３において回折された光は、回折格子３と回折された光の内の特定の次数の回折光（ここでは０次光）が同一光路長を有する補正板８と、検出レンズ９を通り、結像レンズ５で集光され、撮像素子６で結像し、干渉縞を生じさせる。ここで、干渉縞における各点は固有の位相を有するため、回折格子３を光軸と直行する方向に一定の速度で移動し、回折光の干渉領域のある点における光強度の変化と別の点における光強度の変化の位相差を求め、その位相差を特性検出部７で解析して各収差を評価し、収差より対物レンズ２の良否の検査を行い、その検査結果に応じて調整を行うことが可能である。この時の収差は、通常単独では存在せず、コマ収差、球面収差、非点収差などが複合した形で現れる。収差抽出には、位相シフト法を用いる。
【００２０】
ここで、本発明の単レンズを用いたレンズ計測装置で、従来の組レンズを用いたレンズ計測装置と同じ精度の干渉画像が得られる原理を説明する。光ピックアップ内の対物レンズは、光ピックアップから出射した光を光ディスクで反射しその反射光を通すという実際に使用される状況を考慮し、光ディスクの厚み分の球面収差を補正して設計されている。そのため、光ディスクを用いずに検査を行なう回折干渉方式においては、光ディスクの厚み分の球面収差を補正する構造が必要となる。
【００２１】
本発明の実施の形態１においては、この光ディスクの厚み分の球面収差を補正するために、回折格子３と同一の材料で同一の厚さの補正板８を、対物レンズ２と検出レンズ９の間に設置する。ここで、回折格子３及び補正板８の材料としては、例えば石英ガラスが用いられる。
【００２２】
ここで、補正板８の厚さと材料を回折格子と同一としたのは、本発明の実施の形態１のような回折干渉方式において、回折格子３により生じる光路長と同じだけの光路長を、補正板８を通過することにより得ることができるためである。
【００２３】
また、対物レンズ２と検出レンズ９のレンズの厚さは等しく、光源から出射された光に対するそれぞれのレンズの光路長は等しいものとする。
【００２４】
また、本発明の実施の形態１における補正板８は、回折格子３と同一の材料かつ同一の厚さであるため、新たな設計をする必要はなく、より容易に入手することができる。
【００２５】
また、顕微鏡などに用いられる組レンズで構成された検出手段は構造が複雑なため、小型化することが困難であるが、本発明の実施の形態１に用いた単レンズを用いれば、単レンズで構成された検出レンズを用いた光学系の装置であるため、容易に小型化することが可能となる。
【００２６】
また、回折格子３と補正板８が貼り合わされた構成だと、回折格子３や補正板８の界面の影響を軽減することができるため、より精度よく球面収差を補正することができる。ここで、回折格子３の焦点が存在する面、すなわち溝を有する面（格子面）と対向して補正板８を貼り合せると、よりディスクの構造に近いものとすることができる。また、回折格子３と補正板８を貼り合せるための手段としては、構造は簡単だが接着剤の特性が重要となる、屈折を生じない接着剤で接着する方法や、構造は複雑になるが量産しても一定の精度を保つことが容易となる、回折格子３と補正板８のそれぞれに凸部や凹部を設け嵌合させることにより嵌め合わせる方法などが考えられる。
【００２７】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２におけるレンズ計測装置を示す図である。図２において、図１、図４と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２８】
図２において、図１のレンズ計測装置の構成要素に加えて、光ピックアップ１の対物レンズ２の姿勢を制御する姿勢制御機構１０と、対物レンズ２をチャックする機構１１が配置されている。
【００２９】
対物レンズ２から出射された光は回折格子３にて回折され、撮像素子６上にてシェアリング干渉縞を形成し、そのシェアリング干渉縞を撮像素子６で撮像し、得られた干渉縞より特性検出部７で収差を測定する。光学系における理想結像状態からのずれを示す収差が発生している場合には、その光ピックアップは不良品となってしまうため、この収差を補正する必要がある。そのために、特性検出部７で検出された収差より、姿勢制御機構１０を動かし、収差を打ち消す方向に対物レンズ２の姿勢を変更する。この収差測定と対物レンズ２の姿勢の変更を繰り返すことにより、対物レンズ２の出射光から測定される収差の影響を軽減し、光ピックアップを調整する。
【００３０】
この構成により、収差の測定と対物レンズ２の傾き調整を連動させて行なうことができる。
【００３１】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３におけるレンズ計測装置を示す図である。図３において、図１、図２、図４と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３２】
図３において、本発明の実施の形態３のレンズ計測装置は、２つの対物レンズ１３、１４を有している。対物レンズ１３の光軸上に回折格子１５、補正板１７、検出レンズ１９、結像レンズ２２を有し、対物レンズ１４の光軸上に回折格子１６、補正板１８、検出レンズ２０、結像レンズ２３を有する。回折格子１５、１６、補正板１７、１８、検出レンズ１９、２０、結像レンズ２２、２３は、設計上の対物レンズ１３、１４の中心間の距離と高さに応じて位置が決められている。また、回折格子１６と補正板１８、検出レンズ２０は一体としてＸ、Ｙ、Ｚの３方向に動くステージ２４上に配置されている。
【００３３】
ここで、回折格子１５と補正板１７、回折格子１６と補正板１８は同一の材料、同一の厚さとする。また、対物レンズ１３と検出レンズ１９、対物レンズ１４と検出レンズ２０はそれぞれ厚さは等しく、それぞれの光源からの光に対する光路長も同一とする。
【００３４】
図３において、光ピックアップ１２内の対物レンズ１３側の光源１２ａから出射された光はコリメータレンズ１２ｃを透過してミラー１２ｆで反射され、対物レンズ１３より出射される。その後、回折格子１５において回折され、補正板１７を透過し、検出レンズ１９で平行光になり、結像レンズ２２により結像される。また、対物レンズ１４側の光源１２ｂから出射された光はコリメータレンズ１２ｄ、ビームエクスパンダ１２ｅを透過してミラー１２ｆで反射され、対物レンズ１４より出射される。その後、回折格子１６において回折され、補正板１８を透過し、検出レンズ２０で平行光になり、ハーフミラー２１によって光軸が曲げられ、結像レンズ２３により結像される。対物レンズ１３は、チャック機構１１によりチャックされ、姿勢制御機構１０により、位置や姿勢を変更することができる。対物レンズ１４も同様に、位置や姿勢を変更することができる。
【００３５】
この構成により、２つのレーザ光源からの出射光を同時に取り込み、収差測定を行い、その収差を補正するようにレンズの位置や姿勢を調整することができる。光ピックアップの組み立て時の誤差により、２つの対物レンズの中心間距離やその高さにバラツキが生じる場合は、対物レンズ１３側の光軸を検出レンズ１９の光軸と一致させた後、対物レンズ１３側の光軸を測定し、その測定結果より調整ステージ２４を動かして対物レンズ１４側の光軸と検出レンズ２３の光軸を一致させる。これにより、光ピックアップ１２の組み立て誤差によらず、２つの対物レンズの収差測定を同時に行うことができる。
【００３６】
また、青色レーザ光源を対物レンズ１４側に用い、赤色レーザ光源を対物レンズ１３側に用いる場合を考えると、青色レーザ光源に比べて精度を必要としない赤色レーザ光源を用いる対物レンズ１３側を調整し、その後、対物レンズ１４側を精密に調整することになる。そのため、対物レンズ１４側が、対物レンズ１３側よりも長い調整時間を必要とする場合は、あらかじめ対物レンズ１４側がある程度調整されている状態でステージを動かすことになり、調整時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のレンズ計測方法及びレンズ計測装置は、組レンズのような複雑な検出手段を用いることなく回折格子の収差の影響を軽減することができる。そのため、回折干渉方式を用いて、レンズを計測する装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるレンズ計測装置を示す図
【図２】本発明の実施の形態２におけるレンズ計測装置を示す図
【図３】本発明の実施の形態３におけるレンズ計測装置を示す図
【図４】従来の光ピックアップ調整装置を示す図
【符号の説明】
【００３９】
１、１２  光ピックアップ
１ａ  光源
１ｂ  ビームスプリッタ
１ｃ  受光素子
２、１３、１４  対物レンズ
３、１５、１６  回折格子
４  組レンズ
５、２２、２３  結像レンズ
６  撮像素子
７  特性検出器
８、１７、１８  補正板
９、１９、２０  検出レンズ
１０  姿勢制御機構
１１  チャック機構
１２ａ、１２ｂ  光源
１２ｃ、１２ｄ  コリメータレンズ
１２ｅ  ビームエクスパンダ
１２ｆ  ミラー
２１  ハーフミラー
２４  調整ステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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